高頻開關電源從出現(xiàn)開始發(fā)展到如今,其各方面功用現(xiàn)已普遍前進了許多。跟著現(xiàn)代電力電子技術的飛快發(fā)展,越來越多的高新技術被運用于高頻開關電源之中,極大地提高了開關電源的各方面功用。
1、逐漸篩選線性開關電源
高頻開關電源在技術上較線性開關具有很大優(yōu)勢,節(jié)約了用來制作工頻變壓器的資料和空間,體積小、質(zhì)量輕、可靠性高且性價比好,易于完結(jié)各種不同功率的輸出。跟著高頻開關電源開關頻率的不斷前進及高頻濾波技術的同步發(fā)展,原本困擾開關電源的輸出紋波大等問題得以克服,開關電源的輸出紋波可與線性電源相媲美,因此各行各業(yè)逐漸篩選了線性電源。
2、開關頻率已達MHz級
頻開關電源自20世紀70時代打破20kHz以來,跟著技術的前進,其產(chǎn)品的頻率一路飆升到500kHz至1MHz.國際上許多國家都在致力于MHz級的高頻開關電源的研討。我國在這方面的研討較為滯后,但現(xiàn)在現(xiàn)已逐漸跟上國際水準。
3、小型化的迅速發(fā)展
通過對高頻開關電源原理的剖析和實踐運用證明,電源運用的電容、電感、變壓器的體積和質(zhì)量與電源作業(yè)頻率的平方根成反比。依據(jù)這個原理,高頻開關電源的頻率前進必定促成了體積的減小。開關電源的小型化能使產(chǎn)品簡便、節(jié)約資料消耗和下降本錢,具有很重要的經(jīng)濟價值。
4、功率得到較大改進
由于各種新技術的運用,國際上高頻開關電源的功率抵達95%以上,國內(nèi)運用軟開關技術制作的6kW通訊開關電源的功率已抵達了93%。
5、前進頻率和削減體積不可避免面臨許多難題
跟著開關頻率的前進,必將帶來許多負面影響,包括開關元件和無源元件損耗的添加、元件高頻寄生參數(shù)和電磁煩擾EMI等,都必須兼顧考慮。
6、軟開關技術發(fā)展及運用日趨老練
由于軟開關技術在理論上可以將開關損耗下降為零,因此該技術始終是研討的熱點。其電路可分為:準諧振電路、零開關PWM電路和零轉(zhuǎn)化PWM電路。現(xiàn)在發(fā)展運用老練的技術包括:有源鉗位ZVS軟開關技術和全橋移相ZVS軟開關技術,功率可達90%以上。
7、軟開關與硬開關結(jié)合技術從而獲得更好運用
開關技術的出現(xiàn)并沒有使硬開關技術逐漸衰敗,相反通過與軟開關技術結(jié)合,勃發(fā)出新的生機。如零電流轉(zhuǎn)換(ZCT)和零電壓轉(zhuǎn)換(ZVT)技術,兼有軟開關的開關損耗小、EMI低、頻率高、功率高、節(jié)能作用好等利益和硬開關的開關管電壓、電流容量定額小和易于完結(jié)濾波等利益。
8、同步整流技術極大前進了開關電源的轉(zhuǎn)化功率
同步整流技術通過運用導通電阻極低(不大于3mΩ)的MOSFET,代替?zhèn)鹘y(tǒng)的二極管作為逆變后的整流器件,通過控制器產(chǎn)生與整流電壓相位同步的柵極驅(qū)動信號控制同步整流器正常作業(yè),這種辦法可以極大下降整流損耗,首要運用于低壓大電流功率轉(zhuǎn)換器中。
9、高頻有源功率因數(shù)校正(PFC)技術有用前進功率因數(shù)
高頻開關電源就像是交流電網(wǎng)上的非線性負載,所產(chǎn)生的高次諧波電流從輸電線輻射出去而污染電網(wǎng),形成很大損害。PFC技術能有用地削減高頻開關電源對電網(wǎng)的污染,首要運用的是有源PFC技術。高頻有源PFC技術使電源輸入電流完結(jié)正弦化,且與輸入電源堅持同相位,抵達諧波按捺的意圖。現(xiàn)在,首要的有源PFC技術包括兩級PFC技術和單級PFC技術兩種。
10、電磁兼容性(EMC)的規(guī)劃技術有用下降高頻開關電磁煩擾
由于高頻開關電源的結(jié)構特色,伴跟著開關電源開關操作時急劇的電壓和電流改動而產(chǎn)生的浪涌和噪聲,將作為傳導噪聲或輻射噪聲傳遞至設備的外部,然后引發(fā)電磁煩擾(EMI)問題。EMC規(guī)劃技術可以有用地解決這個問題。現(xiàn)在按捺電源EMI的三種重要的新技術包括周期擴頻、隨機擴頻和混沌擴頻。周期調(diào)頻已運用于商品電源中,然后兩種調(diào)頻技術正在發(fā)展之中。
11、電源電路、電源系統(tǒng)的模塊化提高了電源品質(zhì)
現(xiàn)在,為了便于規(guī)劃人員靈敏運用各功用模塊,前進制作功率、下降本錢、減小體積和前進可靠性,制作商將PFC、ZVS、ZCS、PWM控制、并聯(lián)均流控制和移相全橋控制等控制功用集成在專用芯片內(nèi),把功率開關器件同控制、驅(qū)動、保護、檢測等電路封裝在一個模塊內(nèi)構成電力電子器件模塊。此外,制作商將控制、功率半導體器件和信息傳輸?shù)裙τ萌考稍谝粋€模塊中,通過取消傳統(tǒng)連線和電、熱、結(jié)構的優(yōu)化規(guī)劃,抵達縮小體積、下降寄生參數(shù)和前進產(chǎn)品可靠性的意圖。
12、單臺功率輸出不高限制國內(nèi)大功率電源領域的運用
現(xiàn)在,國內(nèi)的大功率高頻開關電源產(chǎn)品稀疏且功用欠佳,而且單機容量大于20kW的大功率高頻開關電源在國內(nèi)外極為罕見,單機輸出電流一般在1000A以下。這些問題形成高頻開關電源在國內(nèi)電化學和冶金等需要大功率(幾百千瓦或幾兆瓦以上)電源的領域還未得到運用。構成高頻開關電源主功率電路的最基本、最重要的兩大要素:電力電子器件和磁性器件的輸出功率不高,是現(xiàn)在阻止功率提高的首要瓶頸。
13、分布式電源系統(tǒng)極大提高電源輸出功率
分布式高頻開關電源系統(tǒng)通過電源模塊并聯(lián)工作的辦法,采用系統(tǒng)均流、N+M冗余規(guī)劃和熱插拔技術,使得每個轉(zhuǎn)換器處理較小的功率以下降電應力,打破了單臺輸出功率不夠大的瓶頸,將輸出功率提高到幾十千瓦甚至幾百千瓦,大大前進了系統(tǒng)的可靠性。此外,這種系統(tǒng)能擴展出多種功率輸出,下降了開發(fā)本錢。
14、PWM反響回路的數(shù)字控制技術得到實踐運用
依據(jù)電子規(guī)劃自動化(EDA)技術、單片機技術和數(shù)字信號處理器(DSP)技術等數(shù)字技術開發(fā)的數(shù)字電源通過軟件和硬件規(guī)劃,可以代替仿照電路,完結(jié)PWM反響回路的數(shù)字控制。DSP可通過內(nèi)置PID算法生成數(shù)字PWM波形控制主功率轉(zhuǎn)換器;合作A/D轉(zhuǎn)化和CPLD等芯片檢測系統(tǒng)電流、電壓和溫度參數(shù),經(jīng)內(nèi)部處理調(diào)整PWM信號輸出,完結(jié)調(diào)理電源輸出和各種保護功用,還可以對同步整流電路進行精確的同步控制。
15、依據(jù)數(shù)字技術開發(fā)的電源管理與通訊功用前進產(chǎn)品功用
數(shù)字高頻開關電源能通過接口電路,外接鍵盤和液晶顯示器,進行人機交互操作;通過串口RS485、RS232或CAN總線等接口與上位機進行數(shù)據(jù)的通訊,完結(jié)遙測遙控。數(shù)字電源的網(wǎng)絡接口,便于完結(jié)在線保護、自檢和晉級,極大前進了產(chǎn)品的可靠性和運用壽命。
16、數(shù)字技術便利產(chǎn)品規(guī)劃
各種功用的集成數(shù)字電路、數(shù)字控制芯片以及先進的EDA技術、單片機技術和DSP技術使得規(guī)劃人員可以脫節(jié)以往繁復的仿照電路規(guī)劃,專心于電源產(chǎn)品的質(zhì)量、功用和功用的完善。通過運用計算機輔助規(guī)劃(CAD)手法,包括TOPs-witch(PROTEL)、DXP等電路規(guī)劃軟件,可以前進電源產(chǎn)品的開發(fā)功率,縮短研發(fā)周期。現(xiàn)在流行的Pspice和Matleb等仿真軟件不能完全仿真高頻開關電源的高頻寄生參數(shù),只能在前期研討中供應參看,無法做到完全的仿真規(guī)劃。
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